周期性混杂多胞结构填充纳米化薄壁管防冲特性研究

来源：振动与冲击杂志2025年第17期北京时间：

作者：张文萍,，肖晓春xxc790,，丁鑫,，樊玉峰，徐军,

单位：1.辽宁工程技术大学力学与工程学院，辽宁 阜新123000；2.辽宁工程技术大学辽宁省矿山环境与灾害力学重点实验室，辽宁 阜新123000；3.新疆工程学院新疆煤矿灾害智能防控与应急重点实验室，乌鲁木齐830023

摘要：针对当前巷道防冲液压支架控制围岩深度浅，防治巷道围岩冲击破碎效果差难题，提出一种新型周期性混杂多胞结构填充纳米化薄壁管构件，以增强防冲液压支架的抗冲击性能和围岩控制效果。利用有限元软件探究了冲击荷载下其变形模式、承载能力以及吸能特性的动态响应规律，并与传统多胞结构进行了对比。在此基础上，分析了多胞结构截面角度、壁厚，纳米化布局、程度等几何参数对其结构的影响。研究结果表明，周期性混杂多胞结构填充纳米化薄壁管具有优异的防冲吸能特性，表现出较高的初始峰值力、平均压溃力和吸能量，且变形模式更稳定。随冲击速度的提高，增大壁厚、纳米化程度均使结构在受到轴向冲击载荷时承载能力和吸能更优。此外，基于Wierzbicki理论和Gibson-Ashby理论建立周期性混杂多胞结构填充纳米化薄壁管的平均压溃力预测模型，可有效预测冲击过程平均荷载变化。<br>

关键词：巷道支护；多胞结构；纳米化薄壁管；防冲特性；参数分析；理论预测